REKLÁM

Dekódolt páfránygenom: Remény a környezeti fenntarthatóságért

A páfrány genetikai információinak feltárása potenciális megoldásokat kínálhat számos olyan problémára, amellyel szembesülünk bolygó Ma.

In genom szekvenálás, DNS szekvenálást végeznek, hogy meghatározzák a nukleotidok sorrendjét minden egyes DNS-molekulában. Ez a pontos sorrend értékes ahhoz, hogy megértsük a DNS-ben hordozott genetikai információ típusát. Mivel a gének olyan fehérjéket kódolnak, amelyek a legtöbb testfunkcióért felelősek, ez az információ segíthet megérteni funkciójuk hatását a szervezetben. A szekvenálás befejeződött genom Egy szervezet, azaz annak teljes DNS-e összetett és kihívásokkal teli feladat, amelyet apránként kell elvégezni úgy, hogy a DNS-t kisebb darabokra bontják, szekvenálják, majd az egészet összeállítják. Például a teljes ember genom A szekvenálás 2003-ban 13 évig tartott, és összesen 3 milliárd dollárba került. A technológia fejlődésével genomok viszonylag gyorsabban és alacsonyabb költséggel szekvenálható olyan módszerekkel, mint a Sanger szekvenálás és a Következő generációs szekvenálás. A genom szekvenálása és dekódolása után korlátlan lehetőségek nyílnak meg a lehetséges biológiai kutatási területek azonosítására és a célzott alkalmazásfejlesztés felé való előrelépésre.

A Cornell Egyetem és a világ 40 fős kutatócsoportja a teljes szekvenálást elvégezte genom egy vízből páfrány Azolla filiculoides néven1,2. Ezt a páfrányt általában a világ melegebb hőmérsékletein és trópusi vidékein növekszik. A páfrány genomi titkainak megfejtésére irányuló projekt már egy ideje folyamatban van, és 22,160 támogató 123 75 USD összegű támogatásával támogatta az Experiment.com nevű közösségi finanszírozási webhelyen keresztül. A kutatók végül a Pekingi Genomikai Intézettől, az Utrechti Egyetemmel együttműködve kaptak támogatást a szekvenálás elvégzéséhez. Ennek az apró lebegő páfrányfajnak, amely egy körömre illeszkedik, genommérete XNUMX gigabázis (vagy milliárd bázispár). A páfrányokról ismert, hogy nagyok genomok, átlagosan 12 gigabázis méretű, azonban a nagyobb páfránygenomok egyikét sem sikerült eddig dekódolni. Egy ilyen kidolgozott projekt célja volt, hogy támpontokat adjon arról, hogy miben rejlik ez a páfrány.

Az Azolla páfrány sok érdekes aspektusát tárták fel ezzel kapcsolatban genom ben megjelent szekvenálási tanulmány Természetes növények és irányt adtak a jövőbeli kutatásokhoz azon potenciális területeken, ahol ez a páfrány hasznos lehet. Az Azolla páfrány elterjedt és csaknem 50 millió évvel ezelőtt nőtt ezen bolygó a Jeges-tenger körül. Abban az időben a Föld is melegebb volt a jelenlegi viszonyokhoz képest, és úgy gondolták, hogy ez a páfrány jelentős szerepet játszik a bolygó hűvösebbé válik azáltal, hogy 10 millió év alatt körülbelül 1 billió tonna szén-dioxidot köt le a légkörből. Itt látjuk ennek a páfránynak a potenciális szerepét a miénk leküzdésében és védelmében bolygó a klímaváltozás okozta globális felmelegedéstől.

Úgy gondolják, hogy a páfrány fontos szerepet játszik a nitrogén megkötésében is, amely folyamat a légkörben lévő szabad nitrogént (N2) – a levegőben bőségesen elérhető inert gázt – más kémiai elemekkel kombinálja, hogy reakcióképesebb nitrogénalapú vegyületeket, például ammóniát hozzon létre. nitrátok stb., amelyeket aztán különféle alkalmazásokban, például mezőgazdasági műtrágyákban lehet használni. Genome Az adatok ennek a páfránynak a Nostoc azollae nevű cianobaktériummal való szimbiotikus kapcsolatáról (kölcsönös hasznáról) árulkodnak. A páfránylevél apró lyukakban tárolja ezeket a cianobaktériumokat, és ezek a baktériumok megkötik a nitrogént, ezáltal oxigén amelyet a páfrány és a környező növekvő növények használhatnak. Viszont cián baktériumok energiát gyűjtenek a növényi fotoszintézis révén, amikor a páfrány táplálja. Ezért ezt a páfrányt természetes zöldtrágyaként lehetne használni, és esetleg megszüntetni a fenntarthatóbb mezőgazdasági gyakorlatokat propagáló nitrogén műtrágyák használatát. A szerzők azt mondják, hogy miután mindkettő a genomok A cianobaktériumok és most a páfrány esetében a kutatás az ilyen fenntartható gyakorlatok kidolgozására és elfogadására összpontosíthat. Érdekes módon az Azolla páfrányt már több mint 1000 éve adták zöldtrágyaként a rizsföldekre ázsiai gazdák.

A kutatók egy fontos természetesen módosított (rovarölő) gént is azonosítottak a páfrányban, amelyről úgy tűnik, hogy képes rovarellenállást biztosítani. Ez a gén a gyapotnövényekre átkerülve hatalmas védelmet nyújt a rovarok ellen. Úgy gondolják, hogy ez a „rovarölő” gén a baktériumoktól a páfrányra kerül vagy „ajándékba” kerül, és a páfrány leszármazási vonalának egy nagyon specifikus összetevője, azaz sikeresen öröklődik nemzedékről nemzedékre. A rovarok elleni potenciális védelem felfedezése minden bizonnyal erős hatással lesz a mezőgazdasági gyakorlatra.

Ez a tanulmány azt mutatja, hogy a páfrányokból származó első genomi információ feltárásának „tiszta tudománya” nagy lépést jelent a kulcsfontosságú növényi gének feltárása és megértése felé. Segít abban is, hogy jobban megértsük a páfrányok evolúciós történetét, azaz hogyan alakultak tulajdonságaik a generációk során. A növények megértése nagyon fontos ahhoz, hogy feltárjuk és megértsük, hogyan létezik a növény- és állatvilág barátságban együtt bolygó és az ilyen kutatásoknak jelentőséget kell tulajdonítani, ahelyett, hogy nem elég jelentősnek minősítenék. Az Azolla filiculoides és Salvinia cucullata szekvenálása után már több mint 10 páfrányfajt terveznek további kutatásra.

***

{Az eredeti kutatási cikket a hivatkozott forrás(ok) listájában lent található DOI linkre kattintva olvashatja el}

Forrás (ok)

1. Fay-Wei L et al. 2018. Páfrány genomok tisztázza a szárazföldi növények evolúcióját és a cianobaktériumok szimbiózisait. Természetes növények. 4. (7) bekezdése alapján. https://doi.org/10.1038/s41477-018-0188-8

2. Páfránybázis https://www.fernbase.org/. [Hozzáférés: 18. július 2018.].

***

SCIEU csapat
SCIEU csapathttps://www.ScientificEuropean.co.uk
Scientific European® | SCIEU.com | Jelentős előrelépések a tudományban. Hatás az emberiségre. Inspiráló elmék.

Iratkozzon fel hírlevelünkre

A legfrissebb hírekkel, ajánlatokkal és külön értesítésekkel kell frissíteni.

Legnépszerűbb cikkek

A táplálkozás „mérsékelt” megközelítése csökkenti az egészségügyi kockázatot

Számos tanulmány kimutatta, hogy a különböző étrendi termékek mérsékelt bevitele...

Diagnosztikai tesztek a COVID-19-hez: a jelenlegi módszerek, gyakorlatok és jövő értékelése

Laboratóriumi vizsgálatok a COVID-19 diagnosztizálására jelenleg a gyakorlatban...

Betegségteher: Hogyan befolyásolja a COVID-19 a várható élettartamot?

Olyan országokban, mint az Egyesült Királyság, az USA és Olaszország, amelyek...
- Reklám -
94,334VentilátorokMint
47,637KövetőKövesse
1,772KövetőKövesse
30ElőfizetőkFeliratkozás